新型等离子体点火技术在火电灵活性中的应用分析

近年来在国家政策的主导下,风电等新能源得到了快速发展,新能源的消纳问题也随之凸显出来,灵活性调峰是解决这一问题的有效措施。等离子体点火技术是一项卓有成效的低负荷稳燃措施,可满足深度调峰需求,有效提高火电机组对新能源发电的消纳能力。针对传统等离子体技术在火电灵活性应用中存在的问题,提出一种新型等离子体点火技术。该技术可使发生器阴极寿命提升至500 h以上,阳极寿命提升至1000 h以上;提高了煤质适应性,可适用于大部分燃用烟煤的电厂;而且点火过程中对燃烧器内燃强度有较好的控制,不易发生超温结焦现象。

超临界燃煤锅炉“螺旋-垂直”水冷壁水动力计算研究

超临界大容量、高参数锅炉是我国燃煤发电的重要发展趋势,主流的超临界锅炉大多采用螺旋-垂直型水冷壁,但其水动力特性及流量分配引起的运行事故常有发生。针对某典型的螺旋-垂直型水冷壁,根据水动力流动网络系统,结合质量和动量守恒进行水动力建模计算。根据锅炉水冷壁结构划分了流量回路,设置了压力节点,分段进行了阻力系数和流量计算,螺旋管中阻力系数越大,流量越小;而垂直水冷壁中阻力系数最大的管路(81~90回路)流量最少,阻力最小值在50~55号回路,但是后墙的流量较多,导致流量最大值在第71号回路。对于流量最小的水冷壁管路,容易造成超温爆管等问题,可适当增加管径,在安装过程中避免较大的焊瘤,从而保证锅炉运行安全。

660 MW高水分褐煤机组等离子体点火技术应用

等离子体点火技术变负载灵活性高,点火启动时间短,有害气体排放低,经济效益好,在煤电机组深度调峰改造中应用广泛,是电站锅炉实现低负荷稳燃的主要措施之一。近年来,中速磨煤机在燃用高水分褐煤机组中的推广为高水分褐煤等离子体无油点火技术的应用提供了便利条件。然而,传统等离子体点火技术多适配于烟煤等优质煤种,对于燃用高水分低热值褐煤存在点火能量不足、需油枪辅助点火、燃油经济性差等问题。为此,开发了偏置浓缩狭缝式进粉多级筒结构等离子体点火煤粉燃烧器,在某入炉原煤全水分35%~40%的660 MW褐煤基建机组锅炉上开展变工况等离子体无油点火试验,分析了入炉煤质及机组操作参数对高水分褐煤无油点火特性的影响。基于点火试验结果,提出了等离子体燃烧器改进方案,在基准工况下,对高水分褐煤等离子体燃烧器进行数值模拟,对比讨论了燃烧器改造效果。点火试验结果表明,新型等离子体点火系统可点燃发热量10900~13400 kJ/kg的高水分褐煤,并实现机组无燃油启动,点火能力较强;燃烧器对煤质适应范围较小,点火能量过大,燃烧器中心筒与二级筒间隙较小,冷却效果较差,二级筒易超温,造成等离子体燃烧器二级筒结焦烧损;机组稳燃时,燃用胜利褐煤并投运等离子体发生器对锅炉NO_(x)排放基本没有影响。数值模拟结果表明,点火试验所用燃烧器由于一级燃烧筒内煤粉吸收等离子体热量过于集中而提前燃烧,燃烧筒壁面超温,导致内壁结焦;改进后燃烧器一、二级燃烧筒内中心火焰温度显著降低,在三级燃烧筒末端火焰温度趋近一致,燃烧器壁面最高温度为376℃,较改进前降低约74℃;改进方案减少了浓煤粉对一级燃烧筒入口端面的冲刷,提高了一级燃烧筒内煤粉量,优化了点火过程。因此,开发并优化新型等离子体燃烧器可实现宽煤质范围高水分褐煤机组稳定高效点火,为建成国内首座高水分褐煤无油电厂提供技术支撑。

某330 MW W型火焰锅炉燃烧系统灵活性改造方案研究

为了解决某330 MW W型火焰锅炉低负荷运行时水冷壁易破裂、热损失大和NO_(x)排放量高等问题,保障该类型机组灵活性运行时的性能,对锅炉燃烧系统原始设计参数与同类机组进行对比分析,提出了燃烧系统改造方案并在现场实施了改造。研究表明:炉膛截面热负荷原始设计值偏低及炉内热负荷输入不平衡是造成水冷壁管易开裂的主要原因;仅有少量的二次风从拱上进入炉膛达不到对一次风煤粉气流的引射作用,不能保证一次风的穿透性和刚度;拱下二次风入射位置及角度对着火和燃尽不利;炉膛整体上空气分级燃烧的程度很差,无独立的OFA喷口,NO_(x)生成控制能力弱。提出的改造方案主要包括:在拱上新增二次风喷口、将乏气喷嘴置于浓煤粉气流的背火侧和拱上OFA喷口水冷套改造等。改造后测试表明,210 MW负荷,飞灰可燃物比改造前下降低约0.95%,脱硝前NO_(x)浓度A、B侧分别比改造前降低了140 mg/m^(3)和129 mg/m^(3)。

基于调峰场景下的亚临界切圆燃烧锅炉灵活性挖掘

为了提高燃煤发电机组锅炉低负荷稳燃、宽负荷脱硝、快速变负荷速率、快速启停和调峰辅助服务等能力,挖掘亚临界切圆燃烧锅炉灵活性潜力,以某电厂600 MW亚临界燃煤机组为例,采用直流燃烧器垂直浓淡改造技术、磨煤机动态分离器技术和省煤器旁路烟道技术对锅炉进行综合改造。通过锅炉性能试验,比较分析了改造前后锅炉的主要性能指标。试验结果表明:改造后机组最低稳定燃烧负荷由额定负荷的40%下降到30%;改造后,最低稳定燃烧负荷下脱硝系统入口NO_(x)平均质量浓度为239.73 mg/Nm^(3),比改造前低168.53 mg/Nm^(3);经过动态分离器改造的磨煤机煤粉细度R_(90)可实现25%~38%的调节范围,煤粉细度R_(200)可实现2%~5%的调节范围;改造后,30%额定负荷脱硝系统入口烟气温度高于300℃。600 MW亚临界机组灵活性改造的成功案例,可为火电机组柔性化转型提供借鉴和启示。

高热值固废焚烧炉炉排片优化研究

为研究高热值固废焚烧空冷炉排片高温下性能,利用CFD模拟计算方法对优化后新结构空冷炉排片进行了数值计算,模拟结果表明,在相同的炉膛温度条件下,新结构炉排片相比原炉排片,表面温度降低幅度最大值超80℃,表面平均温度降低幅度均在20℃以上,降温效果明显。经过现场炉排片替换试验,新型固定炉排片比原炉排片可稳定降温34℃左右,经过两年半稳定运行,新型炉排片均未发生损坏,使用寿命高于原炉排片。

锅炉床料回用与补充系统及其自动控制

通过采用床料回用与补充系统回收炉膛底渣中可用的细颗粒床料,避免了可用床料的无端浪费,同时减少电厂长石沙的采购和消耗量,同时设置长石沙添加装置作为备用和补充。此外,从床层流化原理出发,推导出流化床料层运行高度值的计算方法,并围绕料层运行高度值制定出相应的控制策略,实现床料回用与补充系统和锅炉排渣系统的自动化联动运行。

土壤蒸汽消毒机的脉动燃烧器喷管结构及工作特性

为解决因连作障碍等引起的设施园艺中土壤病虫害防治问题,拟开发一种以脉动燃烧器为热动力源的土壤蒸汽消毒机。根据土壤蒸汽消毒机的最小蒸汽量为100 kg/h,确定脉动燃烧器的最小功率为28.2 kW。脉动燃烧器主要由燃烧室与喷管组成,采用长度为200、400、800、1000 mm的直喷管和800 mm的弯喷管,通过法兰拼接组合成不同长度的直喷管(600、800、1000、1400、1600、1800、2200、2600、2800、3000 mm)和弯喷管(800、1600 mm),研究不同喷管结构对脉动燃烧器启动性能、工作稳定性能等的影响。结果表明:喷管长度在800~2600 mm启动;工作频率与压力振幅呈线性关系,频率高,压力幅值大;同一长度直喷管的燃油消耗率、频率与压力振幅均大于弯喷管的,且油门开度2、3、4时弯喷管燃烧器压力振幅标准差小,具有更好的稳定性;喷管长度为1800 mm左右的直喷管脉动燃烧器性能最佳。故选择喷管长度为1800 mm的弯喷管脉动燃烧器作为土壤蒸汽消毒机蒸汽发生装置热源,既能保证脉动燃烧器的工作特性,又能促使蒸汽发生装置小型化。

多孔介质布膜元件对水膜除尘器除尘性能的影响

通过实验,研究了多孔介质布膜元件对水膜除尘器除尘效率的影响,讨论了进气量、用水量、气水比对除尘效率的作用效果。在此基础上,采用计算流体力学DPM模型,研究了进气量和颗粒粒径对除尘效率的影响。研究表明,在除尘实验中,采用多孔介质布膜元件可有效提高除尘效率,用水量越低,提高效果越明显;进气量和进水量对除尘效率具有显著的正向影响,但进气量的影响要大于进水量;不论是否存在多孔介质,除尘效率在气水比为21 m 3/kg达到最大值。模拟结果显示,在实验最大风量的条件下,对粒径94.55μm及以上的颗粒,具有100%的除尘效果;对于粒径68.58μm及以上的颗粒,能具有良好的除尘效率,数值可以在90%以上。

高水分煤对制粉系统的影响分析及研究

为解决电厂燃用高水分煤导致磨煤机干燥出力不足问题,对某电厂煤样、一次风率、二次风率、干燥温度、烟风温度等与设计参数进行比对分析。结果表明:入炉煤水分高、热值低是导致干燥出力不足的主要原因。提出了一种利用抽炉烟提高热一次风温度的方案,从而解决制粉系统干燥出力不足,一次风率、二次风率失配等问题。

井下皮带机转运点除尘方案探析

基于井下皮带机转运点除尘方案,介绍一种转运点静电除尘装置设计结构。此静电除尘装置主要包括收尘电极、电晕线、振打清灰装置、高压电源、风机等结构,采用有限元仿真模拟方法,从除尘装置内流场、除尘装置内颗粒物轨迹以及皮带速度对气流的影响三个角度初步验证静电除尘装置的可行性,再采用工业性试验进一步确认静电除尘装置的应用价值,证明此除尘装置具有较好的皮带机转运点除尘效果。

送风机油站系统改造研究

结合当前的机组送风机油站的运行情况,通过案例分析的方式,重点探讨了如何实现风机油站系统的DCS改造方案的关键要点,并通过实践表明,机组送风机油站控制系统的DCS实现效果在于提高了生产效率、降低了运营成本、增强了设备的可靠性和安全性。通过自动化控制、实时监控、数据分析等功能,DCS实现为机组送风机油站的运营和维护带来了诸多的优势。

论大型风机轴承快速冷却装置的应用

引风机的运行需要大型轴承,由于高速旋转和长时间运行,轴承可能会受到高温的威胁,这就应结合实际需求来开展快速冷却装置的创新。这里在分析引风机轴承温度超温的原因基础上,结合自身从事引风机管理的实践经验,提出了防止引风机轴承温度超温的措施。在此基础上,从多角度探讨了分配式环形引风机轴承冷却系统的应用情况以及注意事项,希望对保障大型引风机设备的高质量运行有所帮助。

双调节分流式分离器两级挡板方向影响分析

为研究双调节分流式分离器中叶片的布置方向对压降和分离效率的影响,使用CFD数值方法,对带双调节分流式分离器的中速磨煤机整体进行模拟分析。结果表明,径向叶片和轴向叶片的逆方向布置都会增加磨煤机压降,其中逆向的径向叶片不仅会增加压降,且使得分离效率降低,而只逆向布置轴向叶片会使压降稍微升高,分离效率也略微提高。

某电厂旋流燃烧器烧损原因分析及解决措施

本文主要介绍了某电厂旋流燃烧器喷口烧损事故的情况并针对旋流燃烧器出现的喷口烧损变形情况进行了原因分析,同时提出了解决措施,为同类型机组后续设计和运行提供了一定的借鉴经验。

响应快速调峰的磨煤机自动启停控制研究

在新能源大规模并网形势下,火电机组将长期处于调峰模式,磨煤机频繁启停,运行人员工作量大,操作习惯难统一。设计了一套磨煤机自启停控制系统及仿真对象,经过仿真调试、动态调试,自启停系统一次试运成功且长期稳定投运,系统的投用大幅降低了操作强度,实现了操作过程标准化,提升了机组自动化水平和负荷响应能力。

电袋复合除尘器在循环流化床锅炉的应用效果研究

为了解和提升电袋复合除尘器在循环流化床锅炉应用的减排效果,通过一定的筛选方法和调研参数的选取,本文对应用于10台不同规格循环流化床锅炉的电袋复合除尘器的运行情况进行调研统计及研究,并考察了电袋复合除尘器在某2×300 MW典型循环流化床锅炉机组上的运行情况。研究结果表明:10台电袋复合除尘器进口粉尘浓度为14.8~69.0 g/m^(3),出口粉尘浓度均低于10 mg/m^(3),其中3台低于5 mg/m^(3),占比30%,说明电袋复合除尘器对于进口粉尘浓度高或者低均适用;设备运行阻力最大值为1100 Pa,最小值为580 Pa,平均值为843 Pa,平均值均优于国家标准要求的运行阻力(≤1200 Pa)30%;滤袋使用寿命平均值为9.2 a,整体大幅优于设计使用寿命;通过对某2×300 MW典型循环流化床锅炉机组研究发现,该烟气工况具有烟温高、进口粉尘浓度高、粉尘高比电阻等特性,但仍然可以确保除尘器出口粉尘排放长期稳定保持在10 mg/m^(3)以下,除尘器运行控制在800 Pa以下。该电袋复合除尘器已稳定运行14 a,滤袋进行过一次更换,更换前滤袋使用寿命达10 a,是预期寿命2倍以上。电袋复合除尘器在循环流化床锅炉及除尘难度大的工况中具有良好的减排节能效果。

火电厂圆形烟风道模态分析与稳定性分析

以某火力发电厂1000MW发电机组的圆形截面烟道为研究对象,对其中的除尘器前烟道、引风机前烟道和引风机后烟道三个主要结构均建立有限元模型,并以此展开模态分析和稳定性分析。分析结果显示,上述结构均具有较高的稳定性,仅在径向上的刚度有待于进一步提升,因此在后续的优化工作中,可通过增加加固肋的型号予以优化,以提高刚度,同时也有助于提高系统固有频率并降低共振风险。

600 MW亚临界锅炉燃烧器低氮改造与运行优化

对A电厂600 MW亚临界锅炉进行了燃烧器低氮改造。对61#锅炉燃烧器的改造,在燃用实际煤种的前提下达到以下效果:明显改善了水冷壁高温腐蚀现象;改善屏式过热器超温现象,减温水量下降10%以上;消除了燃烧器喷口以及四周水冷壁结焦的问题。对制粉系统进行调试实验,结果表明在600 MW负荷时可6台磨煤机同时运行,且每台磨煤机的最大出力为60 t/h;500 MW负荷时,在现有煤质下可5台磨煤机同时运行;燃烧系统改造后现场取样结果表明,炉渣碳质量分数为3.06%,飞灰碳质量分数为5.37%,均下降10%以上,且在煤质条件一样的前提下,锅炉出口处NOx质量浓度由原先的600~700 mg/m^(3)下降至300~350 mg/m^(3),有效降低了脱硝装置的成本,实现了节能环保的目的;配煤燃烧时,新疆煤与本地煤种掺混质量比大于1∶1时,可有效防止结焦。因此该次改造具有良好的推广应用价值。

一电厂尿素热解工艺系统研究与改造

针对一电厂原电加热器尿素热解系统能耗高、故障率高以及脱硝系统运行不稳定等问题,提出采用炉内气气换热器代替电加热器的改造方案。炉内气气换热器布置在燃煤机组低温再热器水平段上方,换热管材质为06Cr25Ni20。炉内气气换热器导致燃煤耗量增加约2.7%,烟气温度下降低于5℃,锅炉效率降低0.03%,对锅炉效率的影响可以忽略不计。通过经济性分析,改造后该电厂每年节省费用1.267 2×10^(6)元,具有显著的经济效益。